燃燒反應(yīng)速度與爐膛溫度之間存在指數(shù)關(guān)系,爐溫對(duì)燃燒反應(yīng)速度產(chǎn)生極為顯著的影響。在較高的爐溫下,著火速度更快,燃燒過(guò)程也更為迅速,這有助于實(shí)現(xiàn)完全燃燒。然而,爐溫不宜過(guò)高,因?yàn)檫^(guò)高的爐溫可能導(dǎo)致?tīng)t膛水冷壁結(jié)渣和膜態(tài)沸騰的問(wèn)題。因此,鍋爐的爐溫應(yīng)控制在約1500℃的中溫區(qū)域。
要維持足夠高的爐溫,需要考慮多種因素,包括燃料性質(zhì)、空氣溫度、爐膛容積熱強(qiáng)度以及爐斷面熱強(qiáng)度等。此外,煤粉和空氣的充分混合也是關(guān)鍵。煤粉燃燒屬于多相燃燒,其反應(yīng)主要在煤粉表面進(jìn)行。為了實(shí)現(xiàn)完全燃燒,必須確保煤粉和空氣能夠充分?jǐn)_動(dòng)和混合,從而及時(shí)提供煤粉燃燒所需的氧氣。這要求燃燒器具有特定的結(jié)構(gòu)特性,并配合二次風(fēng)進(jìn)行良好的擾動(dòng)混合。
另外,足夠的燃燒時(shí)間也是必不可少的。煤粉在爐內(nèi)的停留時(shí)間,即從燃燒器出口到爐膛出口的行程時(shí)間,是煤粉完成著火、燃燒和燃盡過(guò)程的關(guān)鍵。這段時(shí)間主要受到爐膛容量和單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的煙氣量的影響。因此,爐膛容積熱強(qiáng)度qv成為一個(gè)重要的參數(shù),它決定了爐膛的容積,進(jìn)而保證了煤粉的燃燒時(shí)間。
同時(shí),爐膛的形狀也對(duì)燃燒過(guò)程產(chǎn)生影響。爐膛斷面熱負(fù)荷qF是鍋爐輸入熱功率與爐膛燃燒器區(qū)橫斷面積的比值,它反映了爐膛水平斷面上燃燒產(chǎn)物的平均流動(dòng)速度。適當(dāng)?shù)?/span>qF值可以確保氣粉流的湍流脈動(dòng)和混合條件,從而影響燃燒強(qiáng)度和著火穩(wěn)定性。雖然qF較小可能延長(zhǎng)高溫區(qū)的停留時(shí)間,有利于減輕水冷壁表面的結(jié)渣和高溫腐蝕,但也需要綜合考慮其他因素來(lái)維持鍋爐的穩(wěn)定運(yùn)行。
最后,鍋爐負(fù)荷也需要在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)進(jìn)行控制。負(fù)荷的變化將直接影響爐膛溫度和煤粉的著火穩(wěn)定性。因此,在操作過(guò)程中需要密切關(guān)注鍋爐負(fù)荷的變化,并采取相應(yīng)的措施來(lái)確保著火穩(wěn)定性和燃燒完全性。
鍋爐負(fù)荷的調(diào)度對(duì)燃燒過(guò)程具有顯著影響。當(dāng)鍋爐負(fù)荷偏低時(shí),爐內(nèi)溫度相應(yīng)下降,這不利于煤粉的著火和穩(wěn)定燃燒,可能導(dǎo)致燃燒過(guò)程的不穩(wěn)定。相反,過(guò)高的鍋爐負(fù)荷會(huì)使燃料在爐內(nèi)的停留時(shí)間縮短,從而增加不完全燃燒的風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí),隨著爐溫的進(jìn)一步升高,還可能面臨結(jié)渣及其他運(yùn)行問(wèn)題。因此,維持鍋爐負(fù)荷在許可范圍內(nèi)至關(guān)重要。
鍋爐運(yùn)行中穩(wěn)定燃燒的原則確保穩(wěn)定著火的兩個(gè)關(guān)鍵條件:
(1)放熱量與散熱量需達(dá)到平衡,即放熱量等于散熱量。
(2)放熱速度必須快于散熱速度。缺乏這兩個(gè)條件,即使?fàn)t溫很高,也難以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定著火,燃燒過(guò)程可能因火焰熄滅而中斷,逐漸向緩慢氧化過(guò)程轉(zhuǎn)變。
實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定著火的具體措施:
(1)在高負(fù)荷運(yùn)行時(shí),由于燃煤量增加,放熱量相應(yīng)增大,而散熱量變化不大,這有助于維持爐內(nèi)的高溫狀態(tài),從而更容易實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定著火。
(2)在低負(fù)荷運(yùn)行時(shí),燃煤量減少導(dǎo)致放熱量降低,但散熱條件相對(duì)惡化,散熱速度加快。這會(huì)使?fàn)t內(nèi)火焰溫度和水冷壁表面溫度下降,進(jìn)而降低燃燒反應(yīng)速度和放熱速度。因此,在低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)下,穩(wěn)定著火變得更具挑戰(zhàn)性,可能需要借助助燃油等輔助燃料來(lái)維持穩(wěn)定燃燒。對(duì)于反應(yīng)能力較低的無(wú)煙煤和劣質(zhì)煙煤來(lái)說(shuō),著火和穩(wěn)燃都更為困難,容易發(fā)生熄火事故。
綜上所述,我們可以得出以下啟示:
(1)著火的穩(wěn)定性與燃燒溫度、水冷壁面積以及進(jìn)入爐內(nèi)的新氣流初溫度密切相關(guān)。
(2)在鍋爐的正常負(fù)荷范圍內(nèi),爐內(nèi)可以自動(dòng)達(dá)到穩(wěn)定著火的狀態(tài)。但如果點(diǎn)火區(qū)的溫度與燃料的活性不相匹配,就需要采取措施如投入助燃油或強(qiáng)化著火來(lái)確保穩(wěn)定燃燒。
在鍋爐運(yùn)行過(guò)程中,穩(wěn)定燃燒是一個(gè)至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。為了確保穩(wěn)定著火,必須滿足兩個(gè)關(guān)鍵條件:首先,放熱量與散熱量必須保持平衡,即放熱等于散熱;其次,放熱速度必須快于散熱速度。這兩個(gè)條件缺一不可,否則即使?fàn)t溫很高,也難以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的燃燒過(guò)程,火焰可能會(huì)熄滅,從而影響鍋爐的高效運(yùn)行。
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